鋁合金微凹凸表面微弧氧化膜生長特性及性能研究.pdf

1、鋁合金微弧氧化陶瓷氧化膜具有耐磨、耐蝕、耐熱沖擊和高絕緣性等優(yōu)異的物理化學性能，其運用前景廣闊。但能耗較高、氧化膜生長速度緩慢等問題限制了該技術(shù)的發(fā)展。眾所周知，在微弧氧化過程中，由于電流的集中效應，放電火花有較強烈的邊緣效應，在基體表面轉(zhuǎn)角、邊緣和凹槽等處首先出現(xiàn)，然后蔓延到整個平面，在放電火花作用下，氧化膜在垂直于基體表面的方向上生長，一直保持到氧化過程的結(jié)束。為了有效利用微弧氧化電流的集中效應和氧化膜垂直于基體表面生長的特征，人為

2、控制氧化膜的生長過程，提高氧化膜的成膜效率和膜層性能展開研究。
　　本文運用機械加工法構(gòu)建出微米級別的凹凸表面并進行微弧氧化，制備出鋸齒型陶瓷氧化膜。使用SEM、EDS、XRD、維氏硬度測試儀和摩擦磨損試驗機等設(shè)備研究了鋸齒型陶瓷氧化膜的生長速率、結(jié)構(gòu)及性能，分析探討了微凹凸表面氧化膜的生長機理及影響熔接缺陷的因素，并初步探索了鋸齒型氧化膜運用在鋁合金發(fā)動機缸體內(nèi)表面的優(yōu)缺點。
　　研究結(jié)果表明，微弧氧化過程中微凹槽的尖角處

3、有明顯的電流集中效應，此處氧化膜較厚。微凹槽中氧化膜的生長與在平直面上生長不同，初期氧化膜垂直于表面生長，隨著氧化時間的延長，凹槽底面和側(cè)面上的氧化膜競爭生長，最后兩側(cè)面上的氧化膜相遇并在放電火花的作用下產(chǎn)生熔接，適宜的微槽夾角有利于氧化膜的充分熔接。在一定的微弧氧化參數(shù)和微凹槽尺寸下，氧化物能基本填滿微凹槽并與微凹槽外部的氧化膜形成連續(xù)、致密、平整氧化膜，氧化膜的生長速率得到提高。
　　通過計算熔接缺陷周圍非穩(wěn)態(tài)的瞬時點熱源溫度

4、場，論證了已閉合凹槽內(nèi)熔接痕被微弧放電火花加熱熔接的理論可行性及受熱影響的區(qū)域半徑，并在實驗中得到了驗證。由于微弧氧化膜具有自愈合能力，隨著微弧氧化時間的增加，熔接缺陷有減弱并消失的趨勢。但由于電擊穿過程熔融氧化物對缺陷的充填不足、氧化膜材料之間的熱膨脹系數(shù)不匹配、熔融氧化鋁冷卻過程中晶型轉(zhuǎn)變后的體積收縮、凹槽內(nèi)氣體不易排出等原因，在固定的微凹槽尺寸下熔接缺陷很難完全消失。
　　微凹槽內(nèi)的氧化膜由于導熱環(huán)境差，微弧氧化過程中有利于